イオン選択性電極
金属イオンは、生体内で、水分調整や代謝などに大きく関与しています。当研究室では、社会の求める実用センサーを目指し、「目的のイオン・分子だけを認識・識別する認識化合物」を設計・合成しています。 そして、実際に用いられているイオン選択性電極としての性能評価や、センサー部の物性評価法の開発を行っています。
本研究テーマは窒素固定微生物を用いたアンモニア生成技術開発を目指したものである。現行のハーバー・ボッシュ法で莫大なエネルギーを消費して生成されたアンモニアはほとんどが肥料として消費されている。水素エネルギー需要の増加によって水素キャリアとしてのアンモニアの注目度が増加する中、肥料のための窒素固定を生物学的行うことで低コスト化するだけでなく、アンモニア有効利用促進につながると考えられる。生物学的な窒素固定を利用するためには微生物活性を増加させる技術が必要であるため、活性化技術開発に取り組むテーマである。
窒素固定菌の活性促進方法の候補として、生物電気化学システム（BES）の検討を行う。BESでは電極と直接電子の授受が可能であれば窒素固定を促進できると考えられるが、窒素固定菌は電極と電子の授受を行うことはできず、細胞外電子伝達物質を介して可能となる。
本研究では、屋外での応用を視野に入れており、土壌中に含まれるHuminという酸にもアルカリにも不溶な腐食物質を用いる。
窒素固定菌が持つニトロゲナーゼという窒素固定酵素はアセチレンをエチレンに還元する能力も持っており、これを利用した活性試験によって評価を簡便に行うことが可能である。
BESとHuminを組み合わせることで活性化の促進が可能であることが確認できる。今後はさらなる高活性化のための条件や装置の開発を進める予定である。
論文
「Promotion of biological nitrogen fixation activity of an anaerobic consortium using humin as an extracellular electron mediator」(2021)『Scientific Reports 』11p.6567.
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